JP2007037325A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】トルク及び起動特性を含むモータ特性を向上させる。
【解決手段】ロータマグネット８における回転軸９に直交する方向の径を、回転軸９における軸方向中央部近傍から両端側に向かうにつれて円錐状に小径になるように構成し、ステータコア５ａ，５ｂの内周面を、ロータマグネット８における円錐状に小径になる形状に応じた内周面形状に構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータに関するものであり、特に、トルク及び起動特性を含むモータ特性を向上させることが可能な小型のモータに関するものである。

モータに関連する従来技術として、例えば、次のような小型モータ及びこの小型モータの端子装置の接続方法が知られている。この従来技術は、ケーシングの内部に固定子が取り付けられ、該固定子の内方に回転子が配設されている。回転子の回転軸は、前記ケーシングに設けられた軸受部材に回転自在に支持されている。前記固定子には、ボビンに巻回された第１の環状励磁コイルと、他のボビンに巻回された第２の環状励磁コイルとが背中合わせに配置されて回転軸の軸方向に並設されている。一方、回転子は、回転軸と平行な方向に延びる磁極を円周方向に複数個配列してなる円筒型のロータマグネットを備えている。ロータマグネットは、円筒外周面にＮ極とＳ極を交互に配列するという多極着磁を均等に行ったものであり、極異方性等のフェライトマグネットが用いられている。

上記構成の小型モータにおいて、第１、第２の各励磁コイルに互いに位相のずれた電流を流すと、各励磁コイルは交互に励磁されて交互に磁力が発生する。そして、励磁された磁極によりロータマグネットが吸引されて回転子が所定のステップ角だけ回転運動する。該小型モータは、コピー機等の電子機器に組み込まれて、該電子機器を駆動する（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−１７７６９４号公報（第３〜４頁、図２）。

特許文献１に記載の従来技術においては、固定子の内方に配設された回転子には、回転軸と平行な方向に延びる磁極を円周方向に複数個配列してなる円筒型のロータマグネットが備えられている。そして、コピー機等の電子機器に組み込まれて、該電子機器の駆動用等として用いられている。

このように、小型モータは、電子機器に組み込まれて、その駆動用等として用いられるものであるため、格別励磁電流等を増やすことなく、トルク及び起動特性等の優れたものが求められる。

そこで、トルク及び起動特性を含むモータ特性を向上させるために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、励磁コイルが巻回された環状のステータコアを備えたステータ部と、回転軸に支持されて前記ステータコアの内側に回転可能に配置されたロータマグネットを備えたロータ部とを有するモータにおいて、前記ロータマグネットにおける前記回転軸に直交する方向の径が、該回転軸における軸方向中央部近傍から前記回転軸の両端側に向かうにつれて円錐状に小径になるように構成するとともに、前記ステータコアの内周面を、前記ロータマグネットにおける円錐状に小径になる形状に応じた内周面形状に構成してなるモータを提供する。

この構成によれば、ステータ部における励磁コイルに流す電流を適宜に切り換え制御することで、環状のステータコアの内周面に周方向に回転する磁極が発生する。該ステータ
コア側に発生した磁極とロータマグネットに着磁されている磁極との間における異極同士の引き合い及び同極同士の反発により、ロータ部のステップ動作もしくは回転が行われる。このとき、ロータマグネットの径が両端側に向かうにつれて円錐状に小径になるように構成され、ステータコアの内周面形状が、これに応じた形状とされている。

このことにより、ステータコアとロータマグネット間の対向面積が増し、これに応じてステータコアとロータマグネット間の全磁束数が増える。その結果、ロータ部のトルク（回転力）は全磁束数に比例することから、前記全磁束数の増大に応じてロータ部のトルクが大になる。また、ロータマグネットが軽量化されて慣性モーメントが小さくなり、起動時に回転速度が速やかに上昇する。

請求項２記載の発明は、上記ロータマグネットは、上記回転軸の中心線に対する円錐状母線の角度がほぼ４５゜で前記回転軸の両端側に向かうにつれて円錐状に小径になるように構成してなるモータを提供する。

この構成によれば、回転軸の中心線に対する円錐状母線の角度がほぼ４５゜となる円錐状形状とすることで、ステータコアとロータマグネット間の対向面積が、円柱形状のロータマグネットに比べて、具体的にほぼ√２倍となる。この√２倍に増した対向面積に応じて、ロータ部のトルクが大となり、また起動時に回転速度が速やかに上昇する。

請求項１記載の発明は、ロータマグネットにおける回転軸に直交する方向の径が、該回転軸における軸方向中央部近傍から前記回転軸の両端側に向かうにつれて円錐状に小径になるように構成するとともにステータコアの内周面を、前記ロータマグネットにおける円錐状に小径になる形状に応じた内周面形状に構成したので、ステータコアとロータマグネット間の対向面積が増し、該ステータコアとロータマグネット間の全磁束数が増えるとともにロータマグネットが軽量化されて、トルク及び起動特性を含むモータ特性を向上させることができるという優れた効果を奏する。

請求項２記載の発明は、上記ロータマグネットは、上記回転軸の中心線に対する円錐状母線の角度がほぼ４５゜で前記回転軸の両端側に向かうにつれて円錐状に小径になるように構成したので、ステータコアとロータマグネット間の対向面積が、円柱形状のロータマグネットに比べて、具体的に√２倍に増し、この√２倍に増した対向面積に応じて、トルク及び起動特性を含むモータ特性を向上させることができるという利点がある。

トルク及び起動特性を含むモータ特性を向上させるという目的を、励磁コイルが巻回された環状のステータコアを備えたステータ部と、回転軸に支持されて前記ステータコアの内側に回転可能に配置されたロータマグネットを備えたロータ部とを有するモータにおいて、前記ロータマグネットにおける前記回転軸に直交する方向の径を、該回転軸における軸方向中央部近傍から前記回転軸の両端側に向かうにつれて該回転軸の中心線に対する母線の角度αがほぼ４５゜で円錐状に小径になるように構成し、前記ステータコアの内周面は、前記ロータマグネットにおける円錐状に小径になる形状に応じた内周面形状に構成することにより実現した。

以下、本発明の実施例を図面に従って詳述する。まず、本実施例に係るモータの構成を説明する。図１はモータの縦断面図である。

図１において、フランジ１の一面側に固設されたケーシング２内に、第１のボビン３ａ
を介して第１の励磁コイル４ａが巻回された環状の第１のステータコア５ａと、第２のボビン３ｂを介して第２の励磁コイル４ｂが巻回された環状の第２のステータコア５ｂとが、後述する回転軸の軸方向に背中合わせに配置されてステータ部６が構成されている。

該ステータ部６の内側に、ロータ部７におけるロータマグネット８が配置されている。ロータマグネット８の回転軸９は、前記ケーシング２に設けられた軸受１０，１０に回転自在に支持されている。

前記ロータマグネット８は、前記回転軸９に直交する方向の径が、該回転軸９における軸方向中央部近傍から前記回転軸９の両端側に向かうにつれて、次第に円錐状（テーパ状）に小径になるように構成されている。該円錐状形状における前記回転軸９の中心線に対する円錐状母線の角度αは、ほぼ４５゜に設定されている。

このように、ロータマグネット８は、その軸方向両端側が対称的な円錐状形状とされた上で、その円錐状外周面に、Ｎ極とＳ極とが円周方向に交互に配列された多極着磁が均等に行われている。

前記第１、第２のステータコア５ａ，５ｂの各内周面は、前記ロータマグネット８における円錐状に小径になる形状に対応した円錐状面からなる内周面形状に構成されている。

次に、上述のように構成されたモータの作用を説明する。ステータ部６における第１、第２の励磁コイル４ａ，４ｂに流す電流を適宜に制御することで、環状の第１、第２のステータコア５ａ，５ｂの内周面に周方向に回転する磁極が発生する。該第１、第２のステータコア５ａ，５ｂ側に発生した磁極と、ロータマグネット８に着磁されている磁極との間における異極同士の引き合い及び同極同士の反発により、ロータ部７のステップ動作もしくは回転が行われる。

このとき、ロータマグネット８の径が軸方向中央部近傍から両端側に向かうにつれて回転軸９の中心線に対する母線の角度αがほぼ４５゜で円錐状に小径になるように構成され、第１、第２のステータコア５ａ，５ｂの内周面形状が、これに応じた円錐状面とされていることで、第１、第２のステータコア５ａ，５ｂとロータマグネット８間の対向面積が、円柱形状のロータマグネットに比べて、ほぼ√２倍となる。

そして、この√２倍に増した対向面積に応じて、第１、第２のステータコア５ａ，５ｂとロータマグネット８間の全磁束数が増える。ロータ部７のトルク（回転力）は全磁束数に比例することから、該全磁束数の増大に応じて、ロータ部７のトルクが大になる。また、ロータマグネット８が軽量化されて、その分だけ慣性モーメントが小さくなり、起動時に回転速度が速やかに上昇する。

上述したように、本実施例に係るモータにおいては、第１、第２のステータコア５ａ，５ｂとロータマグネット８間の対向面積が、円柱形状のロータマグネットに比べて、ほぼ√２倍に増し、このほぼ√２倍に増した対向面積に応じて、トルク及び起動特性を含むモータ特性を向上させることができる。

なお、ロータマグネット８における円錐状に小径とする構成において、回転軸９の中心線に対するその円錐状母線の角度αは、ほぼ４５゜とする場合に限らず、例えば４０゜程度以下としても、その角度に応じた上記の作用、効果を生じさせることができる。

また、本実施例に係る小型の高性能モータは、ステッピングモータ及び該ステッピングモータ以外の他の回転型小型モータにも幅広く適用することができる。

なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなすことができ、そして、本発明が該改変されたものにも及ぶことは当然である。

本発明の実施例に係るモータの縦断面図。

符号の説明

４ａ，４ｂ 励磁コイル
５ａ，５ｂ ステータコア
６ ステータ部
７ ロータ部
８ ロータマグネット
９ 回転軸

Claims (2)

1. 励磁コイルが巻回された環状のステータコアを備えたステータ部と、回転軸に支持されて前記ステータコアの内側に回転可能に配置されたロータマグネットを備えたロータ部とを有するモータにおいて、
   前記ロータマグネットにおける前記回転軸に直交する方向の径が、該回転軸における軸方向中央部近傍から前記回転軸の両端側に向かうにつれて円錐状に小径になるように構成するとともに、前記ステータコアの内周面を、前記ロータマグネットにおける円錐状に小径になる形状に応じた内周面形状に構成してなることを特徴とするモータ。
2. 上記ロータマグネットは、上記回転軸の中心線に対する円錐状母線の角度がほぼ４５゜で前記回転軸の両端側に向かうにつれて円錐状に小径になるように構成してなることを特徴とする請求項１記載のモータ。
   
   
   

Images